Введение 3
I. Теоретическая часть 5
1.1. Межегейское угольное месторождение 5
1.1.1. Угольные пласты Межегейского месторождения 7
1.1.2. Окисленный уголь Межегейского месторождения 13
1.1.3. Применение окисленных углей в промышленности 14
1.2. Методы физической активации угля 16
1.2.1. Механическая активация угля 18
1.2.2. Ультразвуковая активация угля 20
1.2.3. Высокотемпературная активация угля 22
II. Экспериментальная часть 24
2.1. Установление степени окисленности углей 25
2.2. Определения выхода гуминовых кислот в окисленном угле 28
2.3. Определение содержания кислородсодержащих групп в окисленном угле 36
2.4. Влияние физической активации на свойства окисленного
каменного угля Межегейского месторождения 40
2.4.1. Влияние высокотемпературной активации на выход гуминовых
кислот и выход кислородсодержащих групп из окисленного угля Межегейского месторождения 40
2.4.2. Влияние ультразвуковой активации на выход гуминовых кислот и
выход кислородсодержащих групп из окисленного угля Межегейского месторождения 43
2.5. Статистическая обработка результатов эксперимента 49
Выводы 52
Литература 53
Разработка угольных месторождений связана с мероприятиями по предотвращению эндогенных пожаров пластов углей, имеющих высокую категорию по склонности к самовозгоранию. Способность взаимодействовать с окислительными реагентами, такими как кислород, вода и диоксид углерода, является одним из свойств углей, определяющих их склонность к окислению и самовозгоранию. При добыче, транспортировке и хранении углей их окисление, помимо опасности возгорания, приводит также к ухудшению потребительских свойств. До сих пор не существует общепризнанной теории, которая бы объясняла механизм окислительных процессов твердых топлив. Высказаны различные гипотезы и предположения механизма окисления ископаемых углей (пиритная теория, бактериальная теория, фенольная теория Тронова и т.д.).
Угольные месторождения являются практически неограниченным источником гуминовых кислот - уникального продукта, который играет ключевую роль в процессе формирования и функционирования почвы и может быть использован для решения многих сельскохозяйственных и экологических проблем.
Особенностью Межегейского месторождения является широкое развитие тектонических нарушений, благодаря которым угольные пласты, попадая в зону действия кислорода воздуха и грунтовых вод, подвергаются процессу окисления. Окисленный уголь из - за потери калорийности при извлечении на поверхность представляет собой отход угледобывающей промышленности [24].
Исследования о содержании гуминовых кислот в природных соединениях, которые направлены на создание научных основ использования в качестве удобрений безопасных для окружающей среды гуминовых препаратов, являются актуальными и своевременными.
Объект исследования - окисленный каменный уголь, каменный уголь из штольни Межегейского месторождения.
Предметом исследования служит физическая активация каменного угля Межегейского месторождения.
Целью работы является исследование влияния физической активации (высокотемпературной активации, ультразвукового воздействия) на свойства каменного угля Межегейского месторождения.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Установить степень окисленности каменного угля посредством определения суммарного содержания кислых групп и гигроскопической влаги;
2. Определить содержание гуминовых кислот в окисленном угле;
3. Определить содержание кислородсодержащих групп в окисленном угле;
4. Исследовать влияние физической активации на свойства окисленного угля Межегейского месторождения;
5. Исследовать влияние ультразвукового воздействия, высокотемпературной активации на выход гуминовых кислот и содержание кислородсодержащих групп в окисленном угле Межегейского месторождения.
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. В окисленном угле образуется большое количество мелких фракций, т.е. изменяется ситовый состав угля. В окисленном угле увеличивается содержание кислорода в составе функциональных групп, оно составляет 0,68 ммоль/г; уменьшается содержание гигроскопической влаги, составляет 0,422 %.
2. Выход общих ГК из окисленного угля Межегейского месторождения составляет 2,15 %, а выход свободных ГК 2,39 %.
3. Физическая активация (высокотемпературная, ультразвуковое воздействие) изменяет химические свойства угля:
1. После высокотемпературной активации окисленного угля выход общих (3,2%) и свободных (4,7%) гуминовых кислот больше, чем после ультразвукового воздействия (выход общих 2,6% и свободных 2,9);
2. После высокотемпературной активации уменьшается содержание в карбоксильных (2,8 мг-экв/г) и карбонильных групп (0,6 мг-экв/г), а после ультразвукового воздействия увеличивается содержание фенольных групп (0,54 мг-экв/г).
